CN101086530A

CN101086530A - 1.064μm激光测距机发射天线调试方法及调试设备

Info

Publication number: CN101086530A
Application number: CN 200710123583
Authority: CN
Inventors: 张宏斌
Original assignee: No613 Research Inst Of China Aviation Industry No1 Group Corp
Current assignee: No613 Research Inst Of China Aviation Industry No1 Group Corp
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2027-07-04
Also published as: CN101086530B

Abstract

本发明涉及一种用于1.064μm激光测距机发射天线调试的方法及调试设备。本发明利用激光发射天线的光学***属于望远***的性质，即针对激光测距机发射天线的工作波长(1.064μm)，平行光从发射天线的目镜入射，调试激光发射天线的物镜的焦平面和目镜的焦平面的重合度，当物镜的焦平面和目镜的焦平面的重合时，从发射天线的物镜出射的光束亦为平行光。

Description

1.064μm激光测距机发射天线调试方法及调试设备

技术领域：本发明涉及一种用于1.064μm激光测距机发射天线调试的方法及调试设备。

背景技术

1.064μm激光测距机的辐射器发出激光辐射光束，通过发射天线扩束后出射，激光束照射到目标后产生漫反射，反射光被接收天线聚焦到光电探测器上，经接收电路处理后，计算出目标到本机的距离。

激光辐射器输出的激光束脉冲的束散角较大，必须经过激光发射天线进行扩束，压窄激光束脉冲的束散角，才能提高作用距离。

激光发射天线的光学***属于望远***，由物镜和目镜组成，工作波长为激光辐射器输出的激光波长，属于单色光。激光发射天线的光学***设计只是针对激光波长校正像差，而不对可见光进行消色差。

激光发射天线的调试是将物镜的焦平面和目镜的焦平面调重合。

由于1.064μm的波长人眼无法接收，故通常对激光发射天线进行调试方法和设备基本分为两种：

其一，首先利用光学设计软件，分别计算出激光波长(1.064μm)与可见光(如d光或D光)波长时，激光发射天线的物镜的焦距和目镜的焦距；然后采用常规的调试方法和通用设备，针对可见光波长，调试激光发射天线使其物镜的焦平面和目镜的焦平面调重合；再根据激光波长(1.064μm)与可见光波长时激光发射天线的物镜的焦距和目镜的焦距的差值，针对激光波长(1.064μm)进行物镜的焦平面和目镜的焦平面的重合度修正。

其二，首先利用光学设计软件，针对激光测距机的激光辐射器输出的激光波长(1.064μm)与He-Ne激光器输出的激光波长(0.6328μm)，分别计算出激光发射天线的物镜的焦距和目镜的焦距；然后，采用常规的调试方法和He-Ne激光器，针对He-Ne激光器的激光波长(0.6328μm)，调试激光发射天线使其物镜的焦平面和目镜的焦平面调重合；再根据激光测距机的激光波长(1.064μm)与He-Ne激光器的激光波长(0.6328μm)，得出激光发射天线的物镜的焦距和目镜的焦距的差值，针对激光测距机的激光波长进行物镜的焦平面和目镜的焦平面的重合度修正。

上述两种方法均是利用其他波长进行调试，再针对激光测距机的激光波长(1.064μm)进行修正。由于激光发射天线在光学***设计时，只是针对激光波长进行像差校正，在可见光(如d光或D光)波长或He-Ne激光器的激光波长(0.6328μm)成像质量较差。因此用可见光波长或0.6328μm波长调试激光发射天线时，其物镜焦平面与目镜焦平面的最佳重合位置不易判读，这就不可避免地带来调试误差。

发明内容：

本发明的目的是提供一种调试精度高，并且能够直接、准确地进行判读的1.064μm激光测距机发射天线调试的方法及调试设备。

本发明的技术解决方案如下。

1.064μm激光测距机发射天线调试的方法：

a)将激光发射天线[5]安装并固定在设备产品安装支架[6]上；

b)开启图像处理***[12]电源，运行激光发射天线调试台测量软件；

c)开启单色光源[1]的电源，根据激光发射天线[5]的口径，在CCD前置镜[11]入瞳处加入相应的光阑[10]，平行光管[2]出射平行光，经激光发射天线[5]和CCD前置镜[11]成像在CCD摄像机上；

d)调整发射天线[5]的物镜和目镜的间隔，在图像处理***[12]的显示器上观察分划板的图像，使其焦点重合时，图像处理***[12]的显示器显示清晰的分划板图像；

e)在激光发射天线[5]和CCD前置镜[11]之间加入五棱镜[7]，CCD前置镜[15]的入瞳处加入相应的光阑[16]，平行光管[2]出射平行光，经激光发射天线[5]、五棱镜[7]和CCD前置镜[15]成像在CCD摄像机上，CCD摄像机输出视频信号到图像处理***[12]进行处理；

f)横向平移五棱镜[7]，测试平行光管[2]分划板在CCD前置镜[15]上所成的图像的中心在水平方向的变化量；

g)将五棱镜[7]从光路中退出，测量激光发射天线[5]的放大倍率，在平行光管[2]的焦平面处放置玻罗板，用图像处理***测量[12]出经过发射天线[5]成像的指定线对宽度；

h)退出激光发射天线[5]，用图像处理***[12]测量出不经过发射天线[5]成像的同一线对宽度；计算出发射天线的放大倍率；

i)完成产品调试和测试后，退出激光发射天线调试台测量软件，关闭图像处理***[12]的电源和单色光源[1]的电源；

调试设备主要由单色光源[1]、工作波长为1.064μm的平行光管[2]、两个工作波长为1.064μm的CCD前置镜[11]、[15]、图像处理***[12]、五棱镜[7]及调整装置[8]、支架[6]、直线导轨[3]、[14]及滑块[4]、[9]、[13]、光阑[10]、[17]、平台[17]组成，平行光管[2]固定在平台[17]上；激光发射天线[5]固定在支架[6]上，支架[6]通过滑块[4]安装在直线导轨[3]上；五棱镜[7]固定在调整装置[8]上，调整装置8通过滑块[9]安装在直线导轨[14]上，直线导轨[14]通过滑块[13]安装在直线导轨[3]上；CCD前置镜[11]安装在直线导轨[3]上；直线导轨[3]固定在平台[17]上；平行光管[2]的光轴、发射天线[5]的光轴与CCD前置镜[10]的光轴同轴；CCD前置镜[15]固定在平台[17]上，其光轴与平行光管[2]的光轴垂直并且高度一致。

本发明的优点效果：

利用激光发射天线的光学***属于望远***的性质，即针对激光测距机发射天线的工作波长(1.064μm)，平行光从发射天线的目镜入射，调试激光发射天线的物镜的焦平面和目镜的焦平面的重合度，当物镜的焦平面和目镜的焦平面的重合时，从发射天线的物镜出射的光束亦为平行光。

使用与激光测距机的激光波长相同的连续光源(1.064μm)照明分划板，以及工作波长为1.064μm的平行光管出射的平行光作为基准光源，经过激光发射天线的光学***，用工作波长同样为1.064μm的CCD前置镜接收分划板的像。亦即将工作波长为1.064μm的平行光管倒置使用，利用接收光谱范围截止到1.1μm的CCD摄像机摄取1.064μm波长的分划板的像，并用监视器来显示分划板的像，以替代常规的目视观察。调试发射天线的物镜的焦平面和目镜的焦平面，判断监视器上分划板的像直至清晰，从而完成激光发射天线的调试。

本发明的1.064μm激光测距机发射天线调试方法及设备可以直接、快速、准确的完成1.064μm激光测距机发射天线的调试，提高了1.064μm激光测距机发射天线的调试精度，进而充分压窄了激光束脉冲的束散角，保证了激光测距机的作用距离。

附图说明：

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为图1的A向视图；

图3为图1的俯视图。

具体实施方式：

1.064μm激光测距机发射天线调试的方法：

a)将激光发射天线[5]安装并固定在设备产品安装支架[6]上；

c)开启单色光源[1]的电源，根据激光发射天线[5]口径，CCD前置镜[11]入瞳处加入相应的光阑[10]，平行光管[2]出射平行光，经激光发射天线[5]和CCD前置镜[11]成像在CCD摄像机上；

e)在激光发射天线[5]和CCD前置镜[11]之间加入五棱镜[7]，CCD前置镜[15]入瞳处加入相应的光阑[16]，平行光管[2]出射平行光，经激光发射天线[5]、五棱镜[7]和CCD前置镜[15]成像在CCD摄像机上，CCD摄像机输出视频信号到图像处理***[12]进行处理；

g)将五棱镜[7]从光路中退出，测量激光发射天线[5]的放大倍率，在平行光管[2]的焦平面处放置玻罗板，用图像处理***[12]测量出经过发射天线[5]在CCD前置镜[15]上所成的像的指定线对宽度；

h)退出激光发射天线[5]，用图像处理***[12]测量出不经过发射天线[5]在CCD前置镜[15]上所成的像的同一线对宽度；计算出发射天线的放大倍率；

i)完成产品调试和测试后，退出激光发射天线调试台测量软件，关闭图像处理***[12]的电源和单色光源[1]的电源。

调试设备主要由单色光源[1]、工作波长为1.064μm的平行光管[2]、两个工作波长为1.064μm的CCD前置镜[11]和[15]、图像处理***[12]、五棱镜[7]及调整装置[8]、支架[6]、直线导轨[3]和[14]、滑块[4]、[9]和[13]、光阑[10]和[16]、平台[17]组成。单色光源[1]照明平行光管[2]，平行光管[2]固定在平台[17]上；激光发射天线[5]固定在支架[6]上，支架[6]通过滑块[4]安装在直线导轨[3]上；五棱镜[7]固定在调整装置[8]上，调整装置8通过滑块[9]安装在直线导轨[14]上，直线导轨[14]通过滑块[13]安装在直线导轨[3]上；CCD前置镜[10]安装在直线导轨[3]上；直线导轨[3]固定在平台[17]上；平行光管[2]的光轴、发射天线[5]的光轴与CCD前置镜[10]的光轴同轴；CCD前置镜[15]固定在花岗岩平台[17]上，其光轴与平行光管[2]的光轴垂直并且高度一致。

五棱镜[7]可以在直线导轨[14]上平移，能够切入和退出光路，五棱镜[7]的光轴与平行光管[2]的光轴平行并且高度一致。

CCD前置镜[15]固定在平台[17]上，其光轴与平行光管[2]的光轴垂直并且高度一致；当五棱镜[7]切入光路中心时，平行光管[2]的光轴经由五棱镜[7]折转与CCD前置镜[15]的光轴重合。

CCD前置镜[10]和[15]的CCD摄像机输出视频信号，由图象处理***[12]采集视频图像并进行处理。

通过更换不同的产品安装支架[6]，可以对不同课题或型号的激光发射天线[5]进行调试和检测。也可以对多级发射天线组进行测试。

平行光管[2]的准直物镜与CCD前置镜[11]和[15]的汇聚物镜完全相同。

平行光管[2]上的单色光源[1]由普通照明光源、准直镜、窄带滤光片组成。普通照明光源经准直镜准直，通过透射峰值波长为1.064μm的窄带滤光片变为准单色光，照明分划板，经平行光管[2]的准直物镜准直后出射1.064μm平行光。

实施例

测试件设计参数：

工作波长：1.064μm；

倍率：8×；

入射口径：Φ5.5；

出射口径：Φ44；

光学质量：平行差≤0.05mrad。

1.064μm激光测距机8×发射天线调试的方法：

a)将8×激光发射天线[5]安装并固定在设备产品安装支架[6]上；

c)开启单色光源[1]的电源，根据激光发射天线[5]的口径，在CCD前置镜[11]的入瞳处加入相应的光阑[10]，平行光管[2]出射平行光，经激光发射天线[5]和CCD前置镜[11]成像在CCD摄像机上；

e)在激光发射天线[5]和CCD前置镜[11]之间加入五棱镜，在在CCD前置镜[15]的入瞳处加入相应的光阑[16]，平行光管[2]出射平行光，经激光发射天线[5]、五棱镜[7]和CCD前置镜[15]成像在CCD摄像机上，CCD摄像机输出视频信号到图像处理***[12]进行处理；

f)横向平移五棱镜[7]，测试平行光管[2]分划板在CCD前置镜[15]上所成的图像的中心在水平方向的变化量。结果为：平行差≤0.04mrad；

g)将五棱镜[7]从光路中退出，测量激光发射天线[5]的放大倍率，在平行光管[2]的焦平面处放置玻罗板，用图像处理***[12]测量出经过发射天线[5]成像的指定线对宽度。结果为4.00mm；

h)退出激光发射天线[5]，用图像处理***[12]测量出不经过发射天线[5]成像的同一线对宽度。结果为0.51mm；

计算出发射天线的放大倍率，约为7.8×；

Claims

1.一种1.064μm激光测距机发射天线调试方法，其特征是：

a)将激光发射天线[5]安装并固定在1.064μm激光测距机发射天线调试设备的产品安装支架[6]上；

b)开启图像处理***[12]的电源，运行激光发射天线调试台测量软件；

c)开启单色光源[1]的电源，根据激光发射天线[5]口径，在CCD前置镜[11]的入瞳处加入相应的光阑[10]，平行光管[2]出射平行光，经激光发射天线[5]和CCD前置镜[11]成像在CCD摄像机上；

e)在激光发射天线[5]和CCD前置镜[10]之间加入五棱镜[5]，在CCD前置镜[15]的入瞳处加入相应的光阑[16]，平行光管[2]出射平行光，经激光发射天线[5]、五棱镜[7]和CCD前置镜[15]成像在CCD摄像机上，CCD摄像机输出视频信号到图像处理***[12]进行处理；

g)将五棱镜[7]从光路中退出，测量激光发射天线[5]的放大倍率。在平行光管[2]的焦平面处放置玻罗板，用图像处理***[12]测量出经过发射天线[5]的成像的指定线对宽度；

h)退出激光发射天线[5]，用图像处理***[12]测量出不经过发射天线[5]成像的同一线对宽度。计算出发射天线的放大倍率；

2.一种实现权利要求1所述1.064μm激光测距机发射天线调试方法的调试设备，其特征是：调试设备主要由单色光源[1]、工作波长为1.064μm的平行光管[2]、两个工作波长为1.064μm的CCD前置镜[11]、[15]、图像处理***[12]、五棱镜[7]及调整装置[8]、支架[6]、直线导轨[3]、[14]及滑块[4]、[9]、[13]、光阑[10]和[16]、平台[17]组成。单色光源[1]安装在平行光管[2]上，平行光管[2]固定在平台[17]上；激光发射天线[5]固定在支架[6]上，支架[6]通过滑块[4]安装在直线导轨[3]上；五棱镜[7]固定在调整装置[8]上，调整装置[]8通过滑块[9]安装在直线导轨[14]上，直线导轨[14]通过滑块[13]安装在直线导轨[3]上；CCD前置镜[10]安装在直线导轨[3]上；直线导轨[3]固定在平台[17]上；平行光管[2]的光轴、发射天线[5]的光轴与CCD前置镜[10]的光轴同轴；CCD前置镜[15]固定在平台[17]上，其光轴与平行光管[2]的光轴垂直并且高度一致。